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1、(10)申请公布号 CN 102262284 A (43)申请公布日 2011.11.30 CN 102262284 A *CN102262284A* (21)申请号 201110226639.8 (22)申请日 2008.07.01 2008-012271 2008.01.23 JP 2008-026196 2008.02.06 JP 200810137640.1 2008.07.01 G02B 13/18(2006.01) G02B 13/24(2006.01) G02B 1/04(2006.01) G02B 1/00(2006.01) G11B 7/135(2006.01) (71)申请。
2、人 松下电器产业株式会社 地址 日本大阪府门真市大字门真 1006 番地 (72)发明人 富田高弘 山形道弘 金马庆明 林克彦 (74)专利代理机构 上海市华诚律师事务所 31210 代理人 丁利华 (54) 发明名称 物镜以及光学拾取装置 (57) 摘要 为了即使在 NA 高的情况下也应该在物镜中 实现厚度减小、 重量减少以及大量生产率的改进， 本发明提供一种物镜以及光学拾取装置， 本发明 的物镜是具有至少一个非球面的双凸单透镜， 并 且 满 足 条 件 ： (4)0.8 R1/r1 0.85 ； (3)0.9 d/f 1.1。这里， 所述物镜的所述光学信息记 录介质侧的数值孔径 NA 满足。
3、 NA 0.85， 其中， R1 是所述物镜在光源侧的近轴曲率半径， r1 是所述 物镜在光源侧的有效半径， d 是所述物镜在光轴 上的厚度， 以及 f 是所述物镜的焦距。 (30)优先权数据 (62)分案原申请数据 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 2 页 说明书 8 页 附图 6 页 CN 102262297 A1/2 页 2 1. 一种物镜， 用于将光会聚到光学信息记录介质的记录表面上， 以在所述光学信息记 录介质上进行信息的记录、 再现和删除中的至少一个， 其中 所述物镜是具有至少一个非球面的双凸单透镜， 并且满足下列条件 。
4、： 0.8 R1/r1 0.85 (4) 0. d/f 1.1 (3) 这里， 所述物镜的所述光学信息记录介质侧的数值孔径 NA 满足 NA 0.85， 其中， R1 是所述物镜在光源侧的近轴曲率半径， 其单位为 mm， r1 是所述物镜在光源侧的有效半径， 其单位为 mm， d 是所述物镜在光轴上的厚度， 其单位为 mm， 以及 f 是所述物镜的焦距， 其单位为 mm。 2. 如权利要求 1 所述的物镜， 其特征在于， 满足下列条件 ： 0.75 r2/r1 0.8 (5) 其中， r1 是所述物镜在所述光源侧的有效半径， 其单位为 mm， 以及 r2 是所述物镜在所述光学信息记录介质侧的有。
5、效半径， 其单位为 mm。 3. 如权利要求 2 所述的物镜， 其特征在于， 所述物镜由塑料材料组成。 4. 如权利要求 1 所述的物镜， 其特征在于， 所述物镜由玻璃材料组成。 5. 如权利要求 1 所述的物镜， 其特征在于， 满足下列条件 ： 60 65 (6) 其中， 是在入射光和经过所述物镜的所述光源侧表面上的点的法线之间形成的最大角， 从 所述光轴到所述光源侧表面上的所述点的高度等于或小于所述光源侧上的所述有效半径。 6. 一种光学拾取装置， 用于在光学信息记录介质上进行信息的记录、 再现以及删除中 的至少一个， 其特征在于， 包含 ： 光源 ； 和 会聚光学系统， 其包括用于将所述。
6、光源发出的光束会聚到所述光学信息记录介质的记 录表面上的物镜， 其中 所述物镜是具有至少一个非球面的双凸单透镜， 并且满足下列条件 ： 0.8 R1/r1 0.85 (4) 0.9 d/f 1.1 (3) 这里， 所述物镜的所述光学信息记录介质侧的数值孔径 NA 满足 NA 0.85， 这里， R1 是所述物镜在光源侧的近轴曲率半径， 其单位为 mm， r1 是所述物镜在所述光源侧的有效半径， 其单位为 mm， d 是所述物镜在光轴上的厚度， 其单位为 mm， 以及 f 是所述物镜的焦距， 其单位为 mm。 7. 如权利要求 6 所述的光学拾取装置， 其特征在于， 所述物镜满足下列条件 ： 0。
7、.75 r2/r1 0.8 (5) 权 利 要 求 书 CN 102262284 A CN 102262297 A2/2 页 3 这里， r1 是所述物镜在所述光源侧的有效半径， 其单位为 mm， 以及 r2 是所述物镜在所述光学信息记录介质侧的有效半径， 其单位为 mm。 8. 如权利要求 7 所述的光学拾取装置， 其特征在于， 所述物镜由塑料材料组成。 9. 如权利要求 6 所述的光学拾取装置， 其特征在于， 所述物镜由玻璃材料组成。 10. 如权利要求 6 所述的光学拾取装置， 其特征在于， 所述物镜满足下列条件 ： 60 65 (6) 其中， 是在入射光和经过所述物镜的所述光源侧表面上。
8、的点的法线之间形成的最大角， 从 所述光轴到所述光源侧表面上的所述点的高度等于或小于所述光源侧上的所述有效半径。 11. 如权利要求 6 所述的光学拾取装置， 其特征在于， 满足下列条件 ： WD/(d+2r1) 0.12 (7) 其中， WD 是从所述物镜的光学信息记录介质侧的表面到所述光学信息记录介质表面的表面 的距离， 其单位为 mm， d 是所述物镜在所述光轴上的厚度， 其单位为 mm， 以及 r1 是所述物镜在所述光源侧的有效半径， 其单位为 mm。 权 利 要 求 书 CN 102262284 A CN 102262297 A1/8 页 4 物镜以及光学拾取装置 0001 本申请是。
9、基于以下中国专利申请的分案申请 ： 0002 原案申请日 ： 2008 年 07 月 01 日 0003 原案申请号 ： 200810137640.1 0004 原案申请名称 ： 物镜以及光学拾取装置 技术领域 0005 本发明涉及用于在光学信息记录介质上进行信息的记录、 再现和删除的物镜， 以 及采用此物镜的光学拾取装置。 背景技术 0006 在传统技术中， 能够将信息写到例如 CD 介质和 DVD 介质的光盘上、 并从光盘读取 信息以及删除光盘上记录的信息的光盘单元被广泛地使用。在这样的光盘单元中， 采用包 括物镜的光学拾取装置 ( 见， 例如， 日本公开专利公开号 2003-91854)。
10、。 0007 近年来， 采用蓝激光的Blu-ray Disc(注册商标)已经被开发， 并且已经使得需要 具有非常高的数值孔径 (NA 0.85) 的物镜。当将要实现这样的物镜时， 物镜的厚度通常 需要被显著地增加。这就造成用于驱动物镜的致动器的负载增加。进一步地， 也出现高 NA 引起显著的轴外像差和由偏心产生的彗差的问题。进一步地， 在这样的具有非常高 NA 的物 镜中， 透镜表面的倾斜角增加。这就造成用于物镜制造的模压模具的制作以及物镜的模压 中的困难。 0008 这样， 本发明的目标是提供一种物镜， 其中即使在非常高 NA 的情况下也可实现厚 度减少和重量减少， 同时获得满意的大量生产率。
11、。 发明内容 0009 为了在光学信息记录介质上进行信息的记录、 再现和删除中的至少一个， 根据本 发明的物镜是用于将光会聚到光学信息记录介质的记录表面上。 所述物镜是具有至少一个 非球面的双凸单透镜， 并且满足下列条件 ： 0010 3.5 DH-S/DH-H 4.3 (1) 0011 3.5 DH -T2/DT1-H 50 (2) 0012 0.9 d/f 1.1 (3) 0013 ( 这里， 所述物镜的所述光学信息记录介质侧上的数值孔径 NA 满足 NA 0.85) 0014 其中， 0015 DH-S是在光轴上从所述物镜的前主点 H 到所述物镜的光学信息记录介质侧的焦点 S 的距离 m。
12、m， 0016 DH-H是在所述光轴上从所述物镜的所述前主点 H 到所述物镜的后主点 H 的距离 mm， 0017 DH -T2是在所述光轴上从所述物镜的所述后主点 H 到所述物镜的所述光轴和所述 说 明 书 CN 102262284 A CN 102262297 A2/8 页 5 光学信息记录介质侧的表面的交点 T2 的距离 mm， 0018 DT1-H是在所述光轴上从所述物镜的所述光轴和光源侧的表面的交点 T1 到所述物 镜的所述前主点 H 的距离 mm， 0019 d 是所述物镜在所述光轴上的厚度 mm， 以及 0020 f 是所述物镜的焦距 mm。 0021 替代地， 根据本发明的物镜。
13、是具有至少一个非球面的双凸单透镜， 并且满足下列 条件 ： 0022 0.8 R1/r1 0.85 (4) 0023 0.9 d/f 1.1 (3) 0024 ( 这里， 所述物镜的所述光学信息记录介质侧的数值孔径 NA 满足 NA 0.85) 0025 其中， 0026 R1 是所述物镜在光源侧的近轴曲率半径 mm， 0027 r1 是所述物镜在光源侧的有效半径 mm， 0028 d 是所述物镜在所述光轴上的厚度 mm， 以及 0029 f 是所述物镜的焦距 mm。 0030 进一步地， 根据本发明的光学拾取装置用于在光学信息记录介质上进行信息的记 录、 再现和删除中的至少一个， 并且包括光。
14、源和会聚光学系统， 该会聚光学系统包括用于将 从光源发射的光束会聚到光学信息记录介质的记录表面上的上述物镜的任何一个。 0031 根据本发明， 即使当 NA 等于或高于 0.85， 也可在物镜中实现厚度减小和重量减 少， 并且也改善其大量生产率。 0032 本发明的这些和其它的目的、 特征、 方面和效果将参考附图从下列具体实施方式 中变得更清楚。 附图说明 0033 图 1 是显示根据本发明的实施例 1 的光学拾取装置的示意结构图 ； 0034 图 2 是图 1 所示的物镜的光路图 ； 0035 图 3 是显示根据本发明的实施例 2 的计算机系统的示意结构图 ； 0036 图 4 是显示图 3。
15、 所示的光盘驱动器的示意结构的框图 ； 0037 图 5 是根据数值实例 1 的物镜的纵向像差图 ； 0038 图 6 是根据数值实例 1 的物镜的横向像差图 ； 0039 图 7 根据数值实例 2 的物镜的纵向像差图 ； 0040 图 8 是根据数值实例 2 的物镜的横向像差图 ； 0041 图 9 是根据数值实例 3 的物镜的纵向像差图 ； 0042 图 10 是根据数值实例 3 的物镜的横向像差图 ； 0043 图 11 是根据数值实例 4 的物镜的纵向像差图 ； 以及 0044 图 12 是根据数值实例 4 的物镜的横向像差图。 具体实施方式 0045 ( 实施例 1) 说 明 书 C。
16、N 102262284 A CN 102262297 A3/8 页 6 0046 图 1 是显示根据本发明的实施例 1 的光学拾取装置的示意结构图。 0047 根据实施例 1 的光学拾取装置包括光源 1， 准直透镜 3， 棱镜 4， 物镜 5， 以及致动器 7。 0048 光源 1 例如由半导体激光组成， 并且发出具有 390nm 到 420nm 的范围内的波长的 光束 2。光源 1 发出的光束 2 被准直透镜 3 转变为近似地平行光束。准直透镜 3 发出的光 被在垂直于光源 1 的光轴的方向上的棱镜 4 折射， 然后通过物镜 5 被会聚到光学信息记录 介质 6 上。 0049 物镜 5 被连。
17、接到致动器 7， 以使其中心轴近似地与由棱镜 4 折射的光的光轴一致。 进一步地， 物镜 5 通过致动器 7 在垂直于入射光的光轴的方向上是可移动的。这样， 即使当 激光的波长变化并且因此光束变得发散或会聚时， 在光学信息记录介质 6 上的追迹方向的 光斑的位置偏差也可以被修正， 也就是说， 可以进行跟踪控制。 0050 图 2 是图 1 所示的物镜 5 的光路图。如下定义图 2 中的符号。 0051 S 是在平行光束从光源侧进入的情况下光学信息记录介质侧的焦点位置， 0052 T1 是物镜的光源侧的表面和光轴的交点， 0053 T2 是物镜的光学信息记录介质侧的表面和光轴的交点， 0054 。
18、H 是物镜的前主点， 0055 H 是物镜的后主点， 0056 d 是物镜在光轴上的厚度， 0057 f 是物镜的焦距， 0058 R1 是物镜在光源侧的近轴曲率半径， 0059 r1 是物镜在光源侧的有效半径， 0060 r2 是物镜在光学信息记录介质侧的有效半径， 以及 0061 是在入射光和经过物镜的光源侧表面上的点的法线之间形成的最大角， 从光轴 到光源表面侧上的点的高度等于或小于光源侧的有效半径 ( 最大倾斜角 )。 0062 有效半径指满足光学拾取装置需要的 NA 的光束的横截面的半径 ( 在 Blu-ray Disc( 注册商标 ) 的情况下是 0.85)。 0063 以下， 说。
19、明更好的满足根据本实施例的物镜的条件。在下面说明中， 提出多个条 件。最好的是形成物镜以尽可能多的满足条件。然而， 可以获得满足下列条件的任何一个 并且实现对应于该条件的效果的物镜。 0064 更好的是， 根据本实施例的物镜同时地满足下列条件。 0065 3.5 DH-S/DH-H 4.3 (1) 0066 3.5 DH -T2/DT1-H 50(2) 0067 0.9 d/f 1.1 (3) 0068 ( 这里， 物镜的光学信息记录介质侧上的数值孔径 NA 满足 NA 0.85) 0069 其中， 0070 DH-S是在光轴上从物镜的前主点 H 到物镜的光学信息记录介质侧上的焦点 S 的距 。
20、离 mm， 0071 DH-H是在光轴上从物镜的前主点 H 到物镜的后主点 H 的距离 mm， 0072 DH -T2是在光轴上从物镜的后主点 H 到物镜的光轴和光学信息记录介质侧的表面 说 明 书 CN 102262284 A CN 102262297 A4/8 页 7 的交点 T2 的距离 mm， 以及 0073 DT1-H是在光轴上从物镜的光轴和光源侧的表面的交点 T1 到物镜的前主点 H 的距 离 mm。 0074 当满足条件 (1) 到 (3) 时， 即使在物镜具有高 NA 的情况下， 也可以将物镜制造地 薄并确保需要的工作距离。 进一步地， 可以抑制由偏心等等产生的轴外像差和彗差的。
21、发生。 相反， 当各值落在条件(1)到(3)的范围以外时， 很难同时地实现物镜的厚度和重量的减少 以及像差的抑制。 0075 进一步地， 更好的是， 根据本实施例的物镜同时地满足下列条件， 代替上述条件 (1) 到 (3)， 或除了上述条件 (1) 到 (3) 之外。 0076 0.8 R1/r1 0.85(4) 0077 0.9 d/f 1.1 (3) 0078 ( 这里， 物镜的光学信息记录介质侧上的数值孔径 NA 满足 NA 0.85) 0079 当满足条件 (3) 和 (4) 时， 即使在物镜具有高 NA 的情况下， 也可以减少物镜的厚 度和重量， 并且可以抑制由偏心造成的轴外像差和彗。
22、差的发生所引起的会聚特性退化。当 R1/r1小于0.8时， 最大倾斜角变得非常大， 从而造成在模压模具的制作和透镜模压中明 显的困难。进一步地， 当 R1/r1 大于 0.85 时， 由偏心产生的彗差的发生增加。 0080 进一步地， 更好的是， 根据本实施例的物镜满足下列条件。 0081 0.75 r2/r1 0.8 (5) 0082 当 r2/r1 被设置为大于 0.75 时， 可以减少物镜的介质侧的表面上的光能集中。因 此， 即使当具有高能的光进入物镜， 升温也可以最小化， 从而减少由升温所引起的光学特性 的退化。 0083 作为用于形成物镜的材料， 使用塑料树脂或玻璃。上述可以减少光能。
23、的集中的优 点在采用塑料的情况下是特别地有利的。具体地说， 当使用具有大约 400nm 波长的光时， 例 如， 在 Blu-ray Disc( 注册商标 ) 的情况下， 由于光能集中到物镜上， 所以可以分解塑料材 料。然而， 当 r2/r1 按照条件 (5) 被设置为大于 0.75 时， 可以减少光能的集中从而可以改 善物镜的可靠性和持久性。 0084 当光能高度集中时， 物镜的升温变得更大而与物镜的材料无关， 从而导致焦点位 置偏差的问题。 然而， 根据条件(5)， 可以减少光能的集中， 借此可以确保光会聚性能的稳定 性。 0085 这里， 当r2/r1等于或小于0.75时， 不能令人满意地。
24、获得减少光能集中的效果。 相 反， 当 r2/r1 等于或大于 0.8 时， 相对于模压时的偏心的彗差的出现增加。 0086 进一步地， 更好的是， 根据本实施例的物镜满足下列条件。 0087 60 65 (6) 0088 当满足条件 (6) 时， 可以实际地进行物镜的实用设计、 模压模具的制作以及使用 模压模具进行模压， 从而改善大量生产率。相反， 当最大倾斜角 落入条件 (6) 的范围以 外时， 在模压模具的制作和模压中发生困难。 0089 进一步地， 更好的是， 根据本实施例的物镜满足下列条件。 0090 WD/(d+2r1) 0.12 (7) 0091 其中， 说 明 书 CN 102。
25、262284 A CN 102262297 A5/8 页 8 0092 WD 是物镜的工作距离 ( 也就是说， 从物镜的光学信息记录介质侧的表面到光学信 息记录介质的表面的距离 )。 0093 如图 1 所示， 为了应该减少光学拾取装置的高度 ( 图 1 中的水平尺寸 )， 通过使用 棱镜 4 以直角弯曲光路。在这种情况下， 光学拾取装置的高度由物镜 5 的厚度及为折射入 射在物镜 5 上的光束 ( 其直径等于物镜光源侧的有效直径 ) 所必需的棱镜表面的高度的和 所限制， 也就是说， 由厚度 d 及光源侧上的有效直径 (2r1) 的和 (d+2r1) 所限制。当对 不同标准的光盘要求兼容性 (。
26、 例如， CD/DVD 之间的兼容性 ) 时， 需要增加工作距离 WD， 即物 镜 5 和光盘表面之间的间距。然而， 当 WD 增加时， 光学信息记录介质侧上的有效半径 r2 增 加。当 r2 增加时， r1 也增加， 从而引起光学拾取装置的高度增加。 0094 因此， 利用采用 WD/(d+2r1) 作为指数， 当以指数的数值应该变得更大的方式形 成物镜时， 可以为光学拾取装置的高度减小作出贡献。具体地说， 如条件 (7) 所示， 更好的 是， 值WD/(d+2r1)等于或大于0.12。 此外， 为了进一步地减少光学拾取装置的高度， 更好 的是， WD/(d+2r1) 等于或大于 0.14。。
27、相反， 当值 WD/(d+2r1) 小于 0.12 时， 仅仅可以为 光学拾取装置的高度减少作出小贡献。 0095 ( 实施例 2) 0096 图 3 是显示根据本发明的实施例 2 的计算机系统的示意结构图。 0097 计算机系统10包括主体11， 作为输出装置的液晶显示器12， 以及作为输入装置的 键盘 13。此外， 主体 11 包括 CPU 11a 和光盘驱动器 11b。 0098 图 4 是显示图 3 所示的光盘驱动器 11b 的示意结构的框图。 0099 光盘驱动器 11b 包括根据实施例 1 的光学拾取装置 111、 接口 112、 马达 114、 转台 116 和夹持器 115。在。
28、图 4 中， 光盘 113 被放在转台 116 上。光盘驱动器 11b 的接口 112 通 过信号线 11c 被连接到 CPU 11a。 0100 CPU 11a 通过接口 112 各种控制信号传送到光学拾取装置 111 和马达 114。按照 该控制信号， 马达 114 驱动并且旋转提高夹持器 115 固定在转台 116 上的光盘 113。另一方 面， 按照来自 CPU 11a 的各种控制信号， 光学拾取装置 111 在光盘 113 的记录层上进行数据 的读、 写和删除。 0101 构成根据实施例2的计算机系统10的光盘驱动器11b采用在实施例1中说明的光 学拾取装置 111。因此， 与传统的。
29、光盘驱动器相比， 在物镜的光轴方向上在光盘驱动器 11b 中的尺寸被减少。相应地， 可以紧密地构造计算机系统 10。 0102 这里， 实施例 2 已经说明了包括在计算机系统内的光盘驱动器的示范性的情况， 。 然而， 根据实施例 1 的物镜和光学拾取装置可应用到存储信息的任意的信息系统， 例如光 盘播放器、 光盘记录器、 汽车导航系统、 写作系统、 数据服务器、 AV 组件以及车辆。 0103 ( 数值实例 ) 0104 其中根据实施例 1 的物镜被实际地实施的数值实例描述如下。在所述数值实例 中， 在各表中与透镜尺寸有关的长度单位都是 “mm” 。此外， 在那些数值实例中， 非球面形状 是由。
30、下列公式限定的。 0105 说 明 书 CN 102262284 A CN 102262297 A6/8 页 9 0106 这里， 各符号的意义如下。 0107 h 是从光轴开始的高度， 0108 X 是从非球面上的点到在非球面顶点的切面的距离， 非球面从光轴开始的高度是 h， 0109 C 是在物镜的第 j 个表面的非球面顶点的曲率 ( 当在物镜的第 j 个表面的非球面 顶点的曲率半径由 R 表示时 C 1/R)， 0110 K 是物镜的第 j 个表面的圆锥常数， 以及 0111 A 是物镜的第 j 个表面的第 n 个非球面系数。 0112 表 1 显示根据数值实例 1 到 4 的物镜的透镜。
31、数据以及对应于单个条件的值。在表 1 中， 表示设计波长， 而 n 表示透镜材料相对于具有该设计波长 的光的折射率。 0113 表 1( 透镜数据和对应于单个条件的值 ) 0114 0115 表 2 到 5 显示根据数值实例 1 到 4 的物镜的非球面数据。 0116 表 2( 数值实例 1) 说 明 书 CN 102262284 A CN 102262297 A7/8 页 10 0117 0118 表 3( 数值实例 2) 0119 0120 表 4( 数值实例 3) 0121 0122 表 5( 数值实例 4) 说 明 书 CN 102262284 A CN 102262297 A8/8 。
32、页 11 0123 0124 图 5， 7， 9 和 11 分别是根据数值实例 1， 2， 3 和 4 的物镜的纵向像差图。此外， 图 6， 8， 10 和 12 分别是根据数值实例 1， 2， 3 和 4 的物镜的横向像差图。 0125 如上所述， 根据数值实例 1 到 4 的各物镜被设计为能够满足以上条件式。因此， 根 据本发明， 即使在 NA 非常高的情况下， 也可以减少物镜的厚度和重量并且可以改善大量生 产率。此外， 根据本发明， 可以抑制由偏心产生的轴外像差和彗差的出现。 0126 本发明已经详细地如上所述。然而， 上面给于的说明仅仅是根据所有的观点的本 发明的说明例子， 并且不限制。
33、本发明的范围。不能被过份强调的是在没有脱离本发明的范 围的情况下可以作出各种改进和变化例。 说 明 书 CN 102262284 A CN 102262297 A1/6 页 12 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 102262284 A CN 102262297 A2/6 页 13 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 102262284 A CN 102262297 A3/6 页 14 图 5 图 6 说 明 书 附 图 CN 102262284 A CN 102262297 A4/6 页 15 图 7 图 8 说 明 书 附 图 CN 102262284 A CN 102262297 A5/6 页 16 图 9 图 10 说 明 书 附 图 CN 102262284 A CN 102262297 A6/6 页 17 图 11 图 12 说 明 书 附 图 CN 102262284 A 。